Çalışmanın ilk kısmı olan Bölüm 2.4’te, öncelikle sistemin hareketli parçaları olan krank mili ve pistonun konum, hız ve ivmeleri belirlenmiştir. Bu verilerin değişken durumları göz önüne alınarak, düşey eksende oluşan kuvvetler ve değişen stroklara göre de tüm gaz basınçları ve dolayısıyla da tüm gaz kuvvetleri elde edilmiş ve elde edilen bu kuvvetlerin motor bloğu üzerine etkileri incelenmiştir.
Daha sonra, 4 adet krank-biyel-piston mekanizmasının krank yataklarında oluşturacakları sarsma kuvvetleri belirlenmiştir. Krank mili yatakları, motor bloğunun bir parçası olduğundan, sarsma kuvvetleri bloğa direkt iletilir ve motor bloğu titreşimine sebebiyet verir. Blok üzerinde etkili olan diğer kuvvetler; yay, sönüm, atalet ve gaz kuvvetleri belirlenmiş, D’alembert prensibine göre kuvvet eşitliği yazılıp titreşim hareket denklemleri elde edilmiştir. Bu kuvvetler belirlenen açı aralıklarında yön değiştirirler ve bloğun titreşim yönünde de değişikliğe sebep olurlar. Bu sebeple, motor bloğunun hareket denklemleri, yukarı ve aşağı yön için olmak üzere iki adet yazılmış ve hareket, Heaviside birim basamak fonksiyonu ile ifade edilmiştir.
Deneysel kısmın ilk bölümünde, motor titreşim genlikleri ölçülmüş ve Genlik – Zaman grafikleri oluşturulmuştur. Genel olarak titreşim genlik değerlerinin, kelebek açıklığı ve devir sayısının artışıyla beraber artış gösterdiği tespit edilmiştir. Motor rölanti durumunda çalışırken RMS değeri en düşük, % 50 gaz kelebeği açıklığı ve 4000 d/d şartlarında çalışırken ise en yüksek değerine ulaşmaktadır.
RMS–Devir sayısı grafiklerine bakıldığında, devir sayısı artışıyla genlik değerlerinin parabolik olarak arttığı belirlenmiştir. Bulunan parabolik eğrilerin; en küçük karelerle polinomsal regresyon metoduyla, yaklaşık denklemleri çıkarılmış, genlik değerinin devir sayısının fonksiyonu cinsinden ifadesi sağlanmıştır.
Deneysel çalışmanın ikinci kısmında, motor performans değerleri olan güç ve tork ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen tork ve güç grafiklerinde %30 gaz kelebeği açıklığı altında motorun düzensiz ve verimsiz davranışlar gösterdiği tespit edilmiştir.
86
Kelebek açıklığı %10 ’da iken, artan devir sayısı tork ve güç üretimini azaltmakta,
%20 ’de ise; devir sayısı artışıyla güç üretimi 2600 d/d’ ya kadar artmış ve sonra hemen hemen sabit kalmıştır. Tork değerleri ise, 1800 d/d’ya kadar sabit kalmış sonra giderek azalmıştır.
%30 kelebek açıklık oranında ise motor belirli bir eğilim yakalamış, kelebek açıklığı ve devir sayısı artışlarına karşın, bu eğilim bozulmamıştır. Motor performans grafiğinde yer alan tam yük eğrileriyle benzerlikler gösterdiği tespit edilmiştir.
Performans ile titreşim arasındaki ilişkiyi incelemek için Güç – RMS ve Tork – RMS grafikleri çizilmiştir. %10 kelebek açıklık oranında, devir sayısı artışıyla güç değeri azalmaktadır. Düşen güç üretimine karşılık, titreşimin genliği artmaktadır. Bu sonuç, beklenenin aksi bir durumdur. %20 gaz kelebeği açıklık oranındaysa; güç üretimi ve titreşim genlik değerleri, 17,8 kW ve 32 m/s2 değerlerine ulaşıncaya kadar düzenli olarak artmış, ardından güç değerleri hemen hemen sabit kalırken, titreşim genlik değerlerinin artmaya devam ettiği tespit edilmiştir. %30 ve sonrasında ise eğrilerin parabolik olduğu ve güç üretimi arttıkça oluşan titreşiminde arttığı görülmüştür.
Yapılan polinom regresyon metoduyla eğrilerin denklemleri çıkarılmış ve yüksek korelasyon katsayılarına sahip oldukları görülmüştür. Bu sebeple, güç ve genlik ifadeleri arasında, ikinci derece denklemlerle ilişki kurulabileceği gösterilmiştir.
Tork ve titreşim ilişkisine bakıldığında, %30 gaz kelebeği açıklık oranının altındaki değerlerde, tork değeri azaldıkça oluşan titreşimin genliği artmaktadır. %30 ve sonrası için ise, devir sayısı ortalama 2800 d/d oluncaya kadar ,tork değerleri titreşim genlik değerleriyle beraber artmış ve sonra tork değerleri sabit iken, genlik artmıştır.
Tam yük altındaki performans grafiğine bakılırsa, 2800 d/d’da motor maksimum tork değerine ulaşmıştır. Deneylerde elde edilen sonuç ise grafikle paralellik göstermektedir. %30 kelebek açıklığında maksimum 96 Nm, %40’da 103 Nm ve
%50’de 105 Nm değerlerine ulaşılmıştır. Motorun tam yükte 119 Nm tork ürettiği düşünüldüğünde, %50 ve sonrasında elde edilecek grafiklerin benzer şekilde olacakları öngörülmektedir. Ayrıca tork ve titreşim arasındaki ilişki ikinci derece denklemlerle ifade edilmiştir. %30 kelebek açıklığı ve sonrası göz önüne alındığında, denklemlerin korelasyon katsayısı kelebek açıklığı ile birlikte artmıştır. Tam yük altında ise korelasyon katsayısının 1’e çok yakın bir değer alması beklenmektedir.
87
Görüldüğü üzere, titreşim değerleri oldukça yüksek çıkmıştır. Bunun en büyük sebebi; laboratuvar ortamında, test motorunun bağlı olduğu platformun ve özellikle de sönümleyici görevi yapan kauçuk takozların titreşimi yeteri kadar sönümlememeleridir.
Bundan sonra yapılacak çalışmalarda, elde edilen hareket denklemlerinden ve deneysel olarak elde edilen genlik değerlerinden faydalanılarak, sönüm oranı yükseltilip, genlikler düşürülebilir. Gerçek araçlarda, bloktan gelen titreşim, motor kulağı veya motor takozu denilen parçalar ile sağlanır. Motor kulağı, blok titreşimini şasiye ileten parçadır. Tasarımı, malzeme seçimi ve imalatı sırasında en iyi sönüm oranına ulaşılırsa araç içine iletilen titreşim azalacak ve yolcu konforu açısından fayda sağlayacaktır.
Bunun dışında, motor üreticileri tarafından belirlenen performans grafiklerine benzer olarak titreşim performans grafikleri oluşturulabilir. Bu sayede, araç için kestirimci bakım yapma imkanı olabilir.
88 KAYNAKLAR
[1] Pulkrabek, W., Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine, John Wiley & Sons, New York, ABD, 2001.
[2] Çetinkaya, S., Motor Dinamiği , Nobel Yayın Dağıtım, Ankara , 1999
[3] Karabulut, H., Öztürk, E., Çınar, C., “Tek Silindirli Dört Zamanlı Bir Dizel Motorunun Dinamik Modeli ve Titreşimlerinin İncelenmesi”, J. Fac. Eng., Arch.
Gazi University, 26(1), 173-183, (2011).
[4] Hoffmann, D.M.W., In-line Internal Combustion Engine Dynamics and Vibration, Ph. D. Thesis, The University of Michigan, 1999.
[5] Koruvatan, T., Değirmenci, E., Aytaç, A., “ Karbüratörlü Bir Motorda Yapılan Silindir Pasifleştirme Çalışmasında, Motor Titreşimlerinin Deneysel Olarak İncelenmesi” , Journal of Polytechnic Vol: 16 No: 1 pp.1-7, 2013
[6] Kurt, A., Motorlarda Titreşim Problemlerinin İncelenmesi ve Çözümü ( E89G tipi pancar motorunda uygulaması ), Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 1989.
[7] G. Pramuhadi, M. Yamin, and S. Khoirunnisa, "Machine Vibration Analysis for Determining Optimum Operational Engine Speed," International Journal of Engineering & Technology, vol. 10, 2010.
[8] E. Ftoutou, M. Chouchane, N. Besbès, and R. Ouali, "Injection Fault Detection of a Diesel Engine by Vibration Analysis," ed: ICAMEM, 2006.
[9] K. Shoda, "Vibration Analysis of Main Engine Shaft System by Building Block Approach," Bulletin of the MESJ, vol. 23, 1995.
89
[10] L. Sitnik, M. Magdziak-Tokłowicz, and R. Wróbel, "Comparative Analysis of the Vibrations of a Different Kind of Engine Mounted in the Same New Motor Vehicles," Journal of KONES, vol. 18, pp. 443-448, 2011.
[11] Wongchai, B., Visuwan, P., Chuepeng, S. "The Vibration Analysis of Diesel Engine With Hydrogen-Diesel Dual Fuel." American Journal of Applied Sciences 10(1):8-14,2013.
[12] B. Heidary, S. Hassan-Beygi, B. Ghobadian, and A. Taghizadeh, "Vibration Analysis of a Small Diesel Engine Using Diesel-Biodiesel Fuel Blends, "
Agricultural Engineering International: CIGR Journal, vol. 15, pp. 117-126, 2013.
[13] Wongchai, B., P. Visuwan, and S. Chuepeng, ''The Vibration Analysis of Diesel Engine with Hydrogen-Diesel Dual Fuel.'' American Journal of Applied Sciences, 10(1) , 2013.
[14] Barelli, L.,Bidini, G.,Buratti, C., Mariani, R., Diagnosis of Internal Combustion Engine through Vibration and Acoustic Pressure Non-intrusive Measurements.
Applied Thermal Engineering, 29(8): p. 1707-1713, 2009.
[15] Charles, P., Detecting the Crankshaft Torsional Vibration of Diesel Engines for Combustion Related Diagnosis. Journal of Sound and Vibration, 321.3: 1171-1185 , 2009.
[16] S. Orhan, N. Aktürk, and V. Çelik, "Bir Santrifüj Pompa Rulmanlarının Çalışabilirliğinin Titreşim Analizi ile Belirlenmesi," GÜ Fen Bilimleri Dergisi, vol. 16, pp. 543-552, 2003.
[17] Köse,R.K.,“Makine Arızalarının Belirlenmesinde Titreşim Analizi'' , Otomasyon, 130: 88-90 (2003)
90
[18] Açıkel,S.,“Sürekli Form Baskı Makinesinin Titreşim Sinyali Yardımıyla Kestirimci Bakımının Yapılması “ Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniv .Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2008
[19] Çağlayan, H., “Değişik Tip Pompalarda Titreşim Ölçümü ve Analizi ile Arıza Tanımı” Vibratek Teknik Bülten 25, Ankara, 2-8 (2008)
[20] Orhan. S. , “Dönen Makinalarda Oluşan Arızalar ve Titreşim İlişkisi”
Teknoloji, 6 (3-4):41-48 (2003)
[21] Arslan, H. ve Aktürk, N. "Açısal Temaslı Bilyalı Rulmanlarda Bilya Titreşimlerinin İncelenmesi," Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 19 (3)305-312 (2004)
[22] Orhan, S. , Aktürk, N. ”Aktarma Organı Dişlilerinde Oluşan Fiziksel Hataların Titreşim Analizi ile Belirlenmesi “ ,Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi, 18(3): 97 -106 (2003)
[23] Aktürk, N., ”Application of Vibration Monitoring to Rotating Machinery “, Journal of the Institue of Science and Tecnology , 10 (3): 419-432 (1997)
[24] Karaçay, T., “Açısal Temaslı Rulmanlarla Yataklanmış Şaftların Dinamiği ve Rulman Hatalarının Deneysel Analizi “Doktora Tezi ,Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Ankara, (2006)
[25] Yalçı, A., “Kanatçıklı Rotorlarda Titreşim Analizi “Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Ankara, 2002
[26] Aktürk .N., Üzkurt. İ. Ve Yüksel. Ş., “ Titreşim Analiziyle Rulmanların Çalışabilirlik Durumların Belirlenmesi “, Mühendis ve Makine Dergisi , 503 :28-33 (2000)
[27] Orhan , S. , Aktürk ,N., Arslan, H., ‘‘Titreşim Analiziyle Rulman Arızalarının Belirlenmesi”, Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi, 18 (2):39-48 (2003)
91
[28] Arslan, H., “ Şaft Rulman Sistemindeki Bilyalı Rulman Hasarlarının Titreşim Analizi Metoduyla Tespiti’’ Doktora Tezi, Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Kırıkkale,2003
[29] Orhan, S., ‘‘ Rulmanlarla Yataklanmış Dinamik Sistemlerin Titreşim Analizi İle Kestirimci Bakımı’’ Doktora Tezi, Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Kırıkkale , 2002
[30] Deniz, O., İçten Yanmalı Motorlar Ders Notları, Y.T.Ü, İstanbul, 2008.
[31] Sandalcı, T., Motor Dinamiği Ders Notları, Y.T.Ü, İstanbul, 2007.
[32] Ünsal, V., ‘‘ İçten Yanmalı Motorlarda Gerçek Zamanlı Arıza Teşhisi’ Yüksek Lisans Tezi , Karabük Üniversitesi fen Bilimleri Enstitüsü , Karabük , 2008
[33] Güler, Y.,‘‘İçten Yanmalı Motorlarda LPG’nin Yakıt Olarak Kullanımı’’
Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul ,2006
[34] Yalçın, E., ‘‘ İçten Yanmalı Motorlarda Turbo Aşırı Doldurma Grubunun Termodinamik Modellenmesi’’ Yüksek Lisans Tezi , Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , İstanbul , 2011
[35] Can, İ., ‘‘LPG İle Çalışan Benzinli Bir Motora Kademeli Dolgu Yapılmasının Performans Üzerine Etkisindeki Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi’’
Doktora Tezi , Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Elazığ , 2009
[36] Özertaş, Z., ‘‘LPG’ye Hidrojen İlavesinin Buji İle Ateşlemeli Bir Motorun Performans ve Emisyonlarına Etkisi’’ Yüksek Lisans Tezi , Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Ankara , 2014
[37] Aydın, F., ‘‘Sıralı Gaz Fazı Lpg Enjeksiyon Sisteminin Deneysel Olarak İncelenmesi’’ Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya , 2006
92
[38] Çengel, Y., Boles, M.,Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik, McGraw-Hill
& Literatür , İstanbul, Türkiye, 1996.
[39] Öztuna, M., Öztuna, A. , Motor Teknolojisi, Çaba , Ankara, Türkiye, 1980.
[40] Ünsal, V.,‘‘İçten Yanmalı Motorlarda Gerçek Zamanlı Olarak Arıza Teşhisi’’
Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Karabük, 2008
[41] Karaaslan, E., ‘‘Benzin Katkı Maddelerinin Motor Performansı ve Egzoz Emisyonlarına Etkilerinin Deneysel Olarak Belirlenmesi’’ Yüksek Lisans Tezi , Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Ankara , 2012
[42] Balki, M., ‘‘Buji Ateşlemeli Motorda Farklı Sıkıştırma Oranlarında LPG Kullanımının Performans ve Emisyonlara Etkisi’’ Yüksek Lisans Tezi , Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Karabük , 2005
[43] Uyaroğlu, A., ‘‘ İçten Yanmalı Motorlarda Kullanılan Pistonlarda Meydana Gelen Arızaların Analizi ’’ Yüksek Lisans Tezi , Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Ankara , 2008
[44] Erkaya, S., ‘‘Eksanterli Krank-Biyel Mekanizmasının Dinamik Analizi’’
Yüksek Lisans Tezi , Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Kayseri , 2004
[45] Öztürk, E., ‘‘ İçten Yanmalı Motorlarda Titreşimlerin İncelenmesi ’’ Doktora Tezi , Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Ankara , 2011
[46] Şimşek, A., ‘‘ Bir İş Makinası Kabininin Modal Analizi ’’ Yüksek Lisans Tezi , Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Sakarya , 2010
[47] Arı, Ş., ‘‘ Yanma Odası Tasarımının Dizel Motor Gürültüsüne Etkilerinin İncelenmesi ’’ Yüksek Lisans Tezi , İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , İstanbul , 2011
93 Lisans Tezi , Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Manisa , 2005
[51] Karadayı ,H.,M., ‘‘Titreşim Analizi İle Pompalarda Arıza Tespiti ve Kestirimci bakım Uygulamaları’’ Yüksek Lisans Tezi , Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Balıkesir , 2011
[52] Yıldız, E., ‘‘Esnek Uzuvlu ve Eklem Boşluklu Düzlemsel Krank-Biyel Mekanizmasının Kinematik, Dinamik Analizi ve Titreşim Karakteristiğinin İncelenmesi ’’ Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , Kayseri , 2010
[53] Korkmaz, F., C., ‘‘Gemi Ana Makine ve Sevk Sistemlerinin Titreşim Analizi’’
Yüksek Lisans Tezi , Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İstanbul , 2012
[54] Durak, Ş., ‘‘Gemilerde Ortaya Çıkan Yerel Titreşim Problemlerinin Deneysel Analizi’’ Yüksek Lisans Tezi , Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü , Gebze , 2009
[55] Ucun, İ., ‘‘ Mermer Kesme Disklerinin Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Gerilme ve Titreşim Analizi’’ Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Afyon , 2004
94
[56] Türkmen, C.,‘‘Tek Silindirli Bir Dizel Motorda Kuvvetlerin Analizi ve Titreşim Ölçümleri’’ Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul , 2010
[57] Yılmaz, C., ‘‘95 HP 1.3 Multijet Dört Silindirli Dizel Motora Ait Krank Milinin Dinamik Analizi’’ Yüksek Lisans Tezi , Bülent Ecevit Üniversitesi Fen Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara , 2010
[60] Ağaoğlu, A, ‘‘Sayısal Süzgeç Tasarımı ve Uygulamaları’’ Yüksek Lisans Tezi, Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2008
[61] MEGEP Benzinli Motorlarda Yakıt ve Ateşleme Sistemleri,
http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/Benzinli%20
[63] Yıldız Otomotiv Özel Honda Servisi,
http://www.hondaservisiistanbul.com/hizmetlerimiz/honda-sogutma-sistemi.html (Erişim Tarihi: 11.02.2015)
95
[64] Anonim, Brüel & Kjaer Sound and Vibration, Mesurament A/S Indroduction to Shock & Vibration. 36 ., Denmark , 1998
[65] Wikipedia ,
http://en.wikipedia.org/wiki/Honda_L_engine (Erişim Tarihi :03.01.2015)
[66] Honda Worlwide ; http://world.honda.com/Fit-Jazz/history/index.html (Erişim Tarihi :17.04.2015)
[67] Trade me Motors ;
http://www.trademe.co.nz/motors/car-parts-accessories/honda/engines/auction-877441671.htm (Erişim Tarihi :05.05.2015)
[68] Otomotiv Bilgisi ;
http://www.otomotivbilgisi.com/sarj-sisteminin-gorevleri-202.html (Erişim Tarihi :22.09.2015)
96 EKLER
97 Ek -1 İdeal Gazlar İçin Özgül Isı Değerleri